基于群论的PAHs分子偏振拉曼去噪

利用群论理论研究16种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)分子振动规律,并对PAHs指纹区特征拉曼峰进行偏振去噪,减少非特征拉曼峰对特征拉曼峰的干扰,增强16种PAHs之间的拉曼辨识度。群论分析发现16种PAHs分别属于C_s,C_2v,C_2h,D_2h点群,四个点群中的A′,A₁,A_g,A_g类对称振动属于全对称振动,其余对称振动为非全对称振动,其中全对称振动均具有拉曼活性。Gaussian 09杂化密度泛函理论计算与群论分析相结合,发现16种PAHs全对称振动分布拉曼位移全区域,涵盖16种PAHs基团振动模式;全对称振动产生的波动性小,具有一定的抗外部环境干扰能力,稳定性相对较高,并且其产生的拉曼峰更强。根据全对称振动具有代表性、稳定性、显著性的特征,本文将16种PAHs的全对称振动作为特征拉曼振动。此外,研究发现,拉曼偏振效应与振动模对称性直接相关,拉曼光谱的偏振效应具有增强PAHs特征拉曼峰、降低PAHs非特征峰强度的作用。16种PAHs通过拉曼光谱的偏振效应选择性调节作用后,PAHs特征拉曼峰信噪比可提高6.52%~182%,说明利用拉曼偏振效应去除非特征拉曼峰的作用显著,可有效降低特征峰的噪声干扰。因此,所建立的基于群论的PAHs分子拉曼偏振去噪方法可以改善其拉曼光谱信号质量,提高PAHs同步拉曼光谱分析效率,为实现16种PAHs同步拉曼光谱检测提供了理论依据。     

偏振拉曼实验技术研究

拉曼光谱技术作为常用的表征和测试分析手段,已被广泛的应用。本文设计搭建了基于激光显微共聚焦拉曼光谱仪的偏振拉曼光谱测试系统,将入射激光和拉曼散射的偏振引入拉曼光谱测试系统中。应用该实验平台,测试物理气相传输(PVT)法制备的4H-SiC样品,结果表明其拉曼光谱强度具有旋转偏振变化规律。本文所设计的系统将为偏振拉曼的研究提供实验基础,也为相关材料的分析提供技术保障。     

金属光栅表面增强拉曼散射的偏振依赖性研究

表面增强拉曼散射的机理主要来源于金属表面等离子体共振所产生的电磁场增强,因而基底的电磁特性决定了其增强的性能。本文以干涉光刻方法制作的大面积均匀性一维纳米光栅为增强基底,从实验和理论上探究其表面增强拉曼散射的偏振依赖特性。本文使用苯硫酚作为探针分子,并采用633nm和785nm两种波长作为激发光源,开展了等离子体共振与非共振状态下金属光栅表面增强拉曼光谱的偏振依赖特性实验研究,并通过时域有限差分法对光栅电磁特性进行分析。研究发现,光栅表面的电场无论是否激发表面等离子体共振,其电场随入射光偏振方向都会呈现出sin函数的规律性变化,拉曼光谱的峰值强度则呈sin2函数的变化规律;此外,表面等离子体共振会进一步加大拉曼光谱的偏振依赖性。     

生物组织拉曼光谱定量测量的方法研究

不同的生物样本和切片,在进行拉曼探测时,会因为聚焦位置的差异及系统自身的原因导致同一光谱多次检测得到的信号强度不同,难以作定量分析。因此,需要找到一种可行性强的内标或外标的方法,从而有利于比较分析不同强度的拉曼带,实现定量检测。本文以犬类髋关节软骨切片为例,在偏振与非偏振情况下,研究标准正态变换(SNV)及多元散射校正(MSC)等常用方法对拉曼光谱的处理效果,并探究伊红染色剂(Eosin)作为一种新的内标的实际使用效果。结果发现:在非偏振条件下,MSC处理效果更理想;在偏振条件下,以伊红的特征峰1501 cm-1作为拉曼内标效果更理想。本研究证明了伊红的拉曼光谱不具有各向异性,有利于实现生物组织偏振拉曼光谱测量的归一化,且操作简单,结果更可靠。本文的结果为生物样本的拉曼光谱定量分析提供了一种可行的新方法。     

DL-丙氨酸晶体粉末的拉曼光谱研究

拉曼光谱可作为研究分子晶体中分子振动和晶格振动的重要手段.DL-丙氨酸晶体和L-丙氨酸晶体晶胞参数相近,结构上同属于正交晶系,但它们的空间群不同,L-丙氨酸晶体的空间群是P212121,而DL-丙氨酸晶体则是Pna21.前人的工作详细研究了L-丙氨酸晶体的拉曼光谱.文章通过对DL-丙氨酸晶体粉末的拉曼光谱研究,和相同条件下D-和L-丙氨酸晶体粉末的拉曼光谱比较,获得了有关DL-丙氨酸晶体中氢键作用和分子构象的信息.     

自发拉曼光谱法测量O2(1Δ)产率中氯气荧光干扰的消除

利用自发拉曼光谱法测量O₂(1Δ)产率的过程中发现O₂(1Δ)和O2(³∑)拉曼光谱上叠加有氯气荧光光谱, 严重影响了O₂(1Δ)产率的测量. 为此,利用气体分子的拉曼光谱具有偏振特性,而荧光光谱没有偏振特性的特点对测量O₂(1Δ)产率的自发拉曼光谱法进行了改进. 实验结果表明,这一改进可有效消除氯气荧光干扰,使单重态氧发生器在氯气利用率为88%时的O₂(1Δ)产率可很容易地被确定为(42.4±7.4)%.     

γ-LiAlO2上a面ZnO薄膜的光谱特性研究

利用激光脉冲沉积(PLD)技术在(302)γ-LIAlO2衬底上成功生长了非极性的a面(1120)ZnO薄膜,光致发光谱(P1)带边发射峰半峰宽仅为115 meV.研究了非极性ZnO薄膜光谱特性的面内各向异性,发现随着入射光偏振方向改变,在偏振透射光谱上,吸收边移动了20 meV,这与A、B激子和C激子的能量差一致;而在拉曼光谱上,激发光偏振方向的改变导致E2模式的强度发生明显改变.     

偏振拉曼光谱在研究分子空间构象中的应用

偏振拉曼光谱是拉曼光谱中的一种,所有的激发光源和收集的散射光都有确定的偏振方向,不同方向的偏振光检测到样品的特点不同。因此,偏振拉曼光谱在表征样品时,一定要注意偏振方向的选取,以保证样品检测的准确性。文中主要以四氯化碳(CCl₄)分子为主要研究对象,通过对其退偏度的计算,推测CCl₄的振动方式。所计算的理论值,与实验值相差不大,证明了实验的准确性,同时也说明了偏振拉曼光谱的方向性。     

黄藤细胞壁微纤丝取向偏振光拉曼光谱研究

采用532 nm共聚焦显微拉曼光谱技术原位状态下研究了黄藤藤茎纤维及导管细胞壁中纤维素微纤丝空间取向差异。在高数值孔径（NA=1.25）物镜测试条件下,C-H伸缩振动（2 771~3 000 cm-1）特征峰峰面积拉曼成像成功的区分出细胞角隅、复合胞间层以及次生壁。进一步发现纤维细胞次生壁呈宽窄交替的同心层状结构,而导管次生壁无明显的分层结构。采用平行于细胞径向壁的拉曼偏振激光进行光谱成像发现纤维细胞次生壁窄层纤维素C-O-C（1 097 cm-1）拉曼信号强度明显高于宽层,即窄层中微纤丝取向更加平行于入射激光偏振方向,与细胞轴夹角更大,而导管次生壁中微纤丝取向较为均一。细胞壁不同形态区域拉曼光谱分析发现纤维素C-O-C特征峰以及CH和CH₂特征峰的拉曼信号强度与入射激光的偏振方向存在明显的相关性。当入射偏振激光的电矢量方向从平行变化到垂直于微纤丝方向时,其糖苷键C-O-C非对称伸缩振动信号减弱,而CH和CH₂的取向在与入射偏振激光的电矢量方向垂直时,其拉曼信号强度相较于平行状态略微降低,表明纤维素特征峰中的糖苷键C-O-C的非对称伸缩振动比CH和CH₂伸缩振动对拉曼偏振光的方向改变更为敏感。比较纤维细胞宽层与窄层的拉曼光谱发现径向次生壁窄层1 097 cm-1处拉曼信号强度明显高于弦向次生壁窄层,而径向次生壁宽层的2 897 cm-1处拉曼信号强度低于弦向次生壁宽层。拉曼特征峰比值（I_{1 095}/I_{2 897}）可用来定性研究细胞壁微纤丝角,结果发现这一比值在导管次生壁、纤维细胞窄层和纤维细胞宽层中分别为1.32~1.10,0.92~0.55和0.42~0.33,表明导管次生壁具有最大的微纤丝角,纤维细胞窄层次之,宽层最小。该研究为解析藤材细胞壁骨架空间结构、化学成分分布以及微力学特性提供了新型的分析手段和重要的理论指导。     

非共振条件下单壁碳纳米管拉曼散射强度的计算

利用非共振情况下的键极化模型理论，对单壁碳纳米管的拉曼光谱强度进行了研究.考察了碳纳米管结构、入射光和散射光的偏振方向以及管轴的取向对散射光强度的影响.计算结果表明，光的偏振方向对拉曼散射强度影响较大，而手性对拉曼光谱的影响较小.针对碳管样品的实际情况，给出了无规取向碳管的拉曼散射光谱. 关键词： 碳纳米管 拉曼散射 声子 键极化     

荧光材料Y_2O_3:Eu变温拉曼光谱分析

本文用显微拉曼谱仪在波长为785 nm的激光激发下,对Y2O3:Eu陶瓷在温度83-473 K间进行了系统的变温拉曼实验研究。实验发现Y2O3:Eu的一些振动模在低温下没有出现,只有当温度达到一定值之后才可以被观察到,分析表明这是由于温度变化引起的简并振动模式分裂。此外,Y2O3:Eu的拉曼峰位、半高全峰宽(FWHM)也是温度的非线性函数,且不同的拉曼峰遵循不同的函数关系,本文分析这是由于晶格的各向异性导致的。     

六方晶型MgTiO3温致微结构变化及其原位拉曼光谱研究

采用固相烧结法制备了六方晶型结构的MgTiO₃粉体. 经高温原位X射线衍射分析(293-1473 K)进行了表征与确认,获得了晶胞参数及其随温度的变化,测量了高温原位拉曼光谱(273-1623 K),并运用第一性原理理论计算方法对应核实了拉曼谱峰的归属. 结果表明,随着温度升高,MgTiO₃晶面间距和晶格常数增大,从而反映对于拉曼光谱较为敏感的键长和键角的变化;温致拉曼位移可以反映Ti-O,Mg-O等键长以及Ti-O-Ti,Ti-O-Mg与Mg-O-Mg等键角随温度的细微变化,相关关系则独立于温度,有效提升了原位拉曼光谱微探针诊断技术的分析能力;拉曼谱峰随温度升高而展宽,表明原子瞬间运动振幅加剧,弥散性增加,稳定性有所下降,但仍维持六方晶型. 关键词： 3')" href="#">MgTiO₃ 微结构 拉曼光谱 高温     

The microscope structures of amorphous phosphorus

The microscopic structures of thin films of amorphous phosphorus have been investigated by Raman scattering. The thin films were deposited by vacuum evaporation at substrate temperatures T_s between 300 and 510K. The Raman spectra of the films were compared with vibrational spectra of different allotropes of phosphorus: orthohombic black P, bulk amorphous red P and Hittorf's P. The structure of the films with T_s ? 300K is built up of double layers similar to those of orthorhombic black P. For T_s?510K the thin films have a structure similar to bulk amorphous red P based on the pentagonal tubes of Hittorf's P. A continuous transformation from one structure to the other is indicated by the Raman spectra of the films at intermediate T_s. The Raman measurements support early determinations of the structures of amorphous phosphorus inferred from radial distribution functions.     

磷酸钠结构的高温拉曼光谱研究

用高温拉曼光谱仪测定了固态和熔融态磷酸钠(Na3PO4)晶体的光谱,分析了磷酸钠晶体的结构及其随温度的变化。通过对从常温谱到高温谱的解析,得出主峰波数随温度的变化及主峰半高宽的变化,可以观察到在600 K附近及1773 K有两个相变产生。此外,磷酸钠晶体的相关高温DSC检测分析,也和拉曼谱中发现的两个相变符合。量子化学理论计算同时对该体系的P-O键振动和平均键长进行了模拟,随着键长的增加,对应的振动频率会降低。还确认了磷酸钠Raman光谱中各个峰的归属,938 cm-1波数处的峰属于(PO4)3-中P-O键的对称伸缩振动,是Na3PO4的特征峰,425及580 cm-1处峰属于磷氧四面体的弯曲振动。     

不同磁场下退火的纳米BiFeO3颗粒的拉曼散射研究

对不同外磁场强度(B = 0T, 5T和10T)下退火的纳米BiFeO3颗粒进行了室温和液氮温度下的拉曼光谱研究。实验发现, 与0T磁场下退火样品的Raman光谱相比, 同一温度下, 纳米BiFeO3颗粒中的Raman振动模式峰的线宽随着磁场的增加而减小, 表明在外磁场的作用下, 纳米BiFeO3颗粒内部的缺陷在减少,晶格完整性得到改善。经外磁场处理的纳米BiFeO3颗粒位于139 cm-1处的A-1模式峰明显向紫端移动, 说明磁有序的程度可以影响到声子-自旋耦合。5T和10T磁场下退火的样品相比, 该峰峰位没有明显改变, 说明影响样品中磁有序排列的磁场存在一个临界值。三块样品的低温拉曼光谱证实了磁场的作用确实影响样品内磁有序的排列。     

低温下单壁碳纳米管拉曼光谱温度效应研究

在单壁碳纳米管的低温拉曼光谱测量过程中,发现径向呼吸模(RBM)和正切拉伸模(GM)的拉曼频移在低温下的温度效应和在高温时的温度效应存在着很大的区别,在低温下拉曼光谱的频移和温度并不呈线性关系。而且,在温度为210K时,单壁碳纳米管内部的振动结构可能发生了变化。在低温下单壁碳纳米管拉曼峰的强度的变化是不可逆的。     

Raman scattering of KI:Ag+: Exploration of a nearly unstable defect-lattice configuration

Abstract

The Raman spectra of Ag⁺ in KI exhibit between 6K and 25K two resonant modes and quasi-elastic scattering (QES), each with a different temperature behavior. The low-temperature Raman and infrared (ir) spectral features can be described within a harmonic force-constant model, which does not however account for the dramatic temperature dependence of the experimental data. They are compatible with a population transfer from a low-temperature on-center configuration to a second elastic configuration, in which the Ag⁺ ion is displaced from the regular lattice site. The QES, which dominates the Raman spectra above 20K, may reflect different types of rotational diffusion or the presence of a third elastic configuration.     

BSO晶体及生长固/液边界层的拉曼光谱分析

测量了 BSO晶体在常温和高温下宏观拉曼光谱 ,据此分析晶体结构在高温下的变化规律 ,详细实时地测量了晶体在熔化和生长过程中 ,固 /液边界层以及边界层两侧的晶体和熔体的显微拉曼光谱 ,分析得出该晶体生长边界层内的结构特征 ,以及生长基元结构从熔体结构经边界层过渡到晶体结构的变化过程     

TiO_2晶型及其相变的高温拉曼光谱研究

本文测量了锐钛矿型和金红石型TiO2常温至1923K的高温拉曼光谱,观察了锐钛矿型TiO2在1373K～1473K间发生相变,不可逆转化为金红石型TiO2,分析了特征峰随温度变化的规律以及两种结构相的温度依赖性。并为不同晶型TiO2的研究、生产和应用提供重要的实验依据。